Thép là gì – Tổng hợp kiến thức

Thép là gì? Tại sao thép lại là thành phần không thể thiếu cho ngành công nghiệp xây dựng, đóng vai trò quan trọng trong các công trình kiến trúc, các tòa nhà và còn trong nhiều ngành công nghiệp khác.

1. Tổng quan thép là gì

Thép (tiếng Anh là Steel) là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe) được nung chảy với cacbon (C) và một số nguyên tố hóa học khác (Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, Mg, Cu…). Các nguyên tố hóa học trong hợp kim thép và hàm lượng của chúng có công dụng điều chỉnh độ cứng,  tính dẻo/dễ uốn, độ đàn hồi, khả năng chống oxy hóa và sức bền của thép. Chính bởi sự đa dạng này nên trên thế giới có đến hơn 3,000 loại thép khác nhau.

2. Tính chất hóa học của thép là gì

Tính chất hoá học của thép là có tính ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh. Ở nhiệt độ 500°C – 600°C thép trở lên dẻo, cường độ giảm. Ở nhiệt độ – 10°C tính dẻo giảm. Ở nhiệt độ – 45°C thép giòn, dễ nứt.

Ngoài ra thép còn có tính tổng hợp cao, dễ định hình tốt, có nhiều chủng loại với nhiều công dụng khác nhau nên là đây là loại vật liệu có tính ứng dụng cao, dùng nhiều trong các ngành công nghiệp xây dựng, cơ khí chế tạo, đóng tàu…

3. Đặc tính của thép là gì

Trong quá trình luyện thép, việc điều chỉnh tỉ lệ cacbon và sắt sẽ tạo ra rất nhiều cấu trúc thép với đặc tính khác nhau. Do đó, việc luyện thép sẽ không chỉ tạo ra một sản phẩm cùng loại, còn tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng để luyện ra loại thép cho phù hợp.

Thông thường, hàm lượng cacbon có trong thép chiếm không quá 2.14% theo trọng lượng.

Hàm lượng cacbon càng cao thì thép sẽ có độ cứng cao, tăng độ bền nhưng lại giòn và dễ gãy hơn, khó uốn. Hàm lượng cacbon càng thấp thì độ dẻo càng tăng.

4. Các chủng loại thép thường gặp

4.1. Thép cacbon

Thép cacbon sẽ có thành phần cấu tạo chính là Sắt (Fe) và C (Cacbon), các nguyên tố khác có hàm lượng ít, hầu như không đáng kể.

Lượng Fe và C trong thép Cacbon khi điều chỉnh hàm lượng có thể cho ra vô số tính chất và công dụng khác nhau, từ đó tính ứng dụng cũng trở nên đa dạng hơn.

Lượng C trong thép C có thể điều chỉnh dựa theo các thành phần như sau:

• Lượng C bằng hoặc thấp hơn 0,25%.
• Lượng C trung bình từ 0,25 – 0,6%.
• Lượng C cao từ 0,6 – 2%.

4.2. Thép hợp kim

Thép hợp kim cũng được cấu thành từ 2 nguyên tố chính là Fe và C, và kết hợp từ các thành phần nguyên tố khác với hàm lượng khác nhau từ đó thay đổi các tính chất cơ học của thép.

• Với lượng thép có hợp kim thấp: Tổng hàm lượng kim loại khác trong thép hợp kim sẽ thấp hơn hoặc bằng 2,5%.
• Với lượng thép có hợp kim vừa: Tổng hàm lượng kim loại khác trong thép hợp kim sẽ từ 2,5 – 10%.
• Với lượng thép có hợp kim cao: Tổng hàm lượng kim loại khác trong thép hợp kim sẽ lớn hơn 10%.

4.3. Thép không gỉ

Thép không gỉ hay chính là Inox, là một dạng hợp kim của sắt chứa ít nhất là 10,5% lượng Crom trong thành phần.

Thép không gỉ với những đặc tính nổi trội như chống oxy hoá mạnh mẽ, chống ăn mòn, biến đổi màu sắc khi tiếp xúc với các điều kiện môi trường khắc nghiệt và có độ bền khá cao.

Thép không gỉ hay Inox thường được chia thành 4 nhóm chính: Austenitic, Ferritic, Duplex (Austenitic – Ferritic), Martensitic.

5. Các dạng kết cấu thép chủ yếu

Mỗi loại kết cấu thép sẽ có công năng và ứng dụng khác nhau, nó thể hiện khả năng chịu lực của thép. Dưới đây là một số các dạng kết cấu chính.

5.1. Thép lá

Là thép chế tạo thành dạng tấm hoặc dạng cuộn, thường được cán mỏng (dày 4-160 mm, dài 6 – 12m, rộng 0.5 – 3.8m).

5.2. Thép hình H, I, U

Thép hình là thép được tạo hình (chủ yếu hình chữ H, U, I, T, thép ống…) bằng cách gia công nhiệt, gia công cơ học nóng, gia công cơ học nguội.

Các hình dạng chủ yếu trên thị trường hiện nay của thép hình:

• Thép góc: Hay còn được gọi là thép L hoặc thép V, ứng dụng trong việc sửa chữa các máy móc thiết bị, trong các góc cửa sổ cửa chính, sử dụng để làm giá đỡ…
• Thép chữ U: là loại sử dụng phổ biến nhất, được sử dụng cho công trình nhà xưởng, thùng xe, dầm cầu trục…
• Thép chữ I: Ứng dụng cao cho các công trình cầu đường, nhà xưởng, cơ khí…
• Thép chữ U và I thành mỏng
• Các loại thép ống: được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đóng tàu, oto…

5.3. Thép hộp

Thép hộp là loại được hình thành từ các tấm thép lớn có độ dày tùy chọn, sau đó đi qua hàng loạt khuôn theo những hình dạng mà chúng ta mong muốn để ra được thành phẩm cuối cùng. Thép hộp có hai loại là thép hộp vuông và thép hộp chữ nhật.

5.4. Thép tròn rỗng (thép rỗng)

Thép ống tròn là dòng sản phẩm có cấu trúc rỗng bên trong, thành thường khá mỏng, tuy nhiên lại có độ bền và khả năng chịu lực rất cao, ngoài ra thép ống rất dễ uốn dẻo nên phù hợp với những công trình có gấp khúc.

5.5. Thép tấm (thép cuộn)

Thép cuộn là một dòng thép được sản xuất với bề mặt trơn hoặc có gân dưới dạng cuộn tròn, được sản xuất theo một quy trình tinh luyện phức tạp, yêu cầu trình độ kỹ thuật và công nghệ cao.

5.6. Thép xây dựng (thép tròn đặc)

Thép xây dựng hay còn được gọi là thép tròn đặc, được gia công theo hình trụ thanh dài 12m/cây, có độ uốn, độ dẻo và chịu giãn cao nên thường được dùng trong dân dụng hay các công trình xây dựng,..

Có ba dạng thép tròn đặc chính là:

• Thép thanh tròn trơn
• Thép thanh tròn có vân
• Thép thanh cuộn

6. Ứng dụng thực tế của thép là gì

Thép gần như là loại vật liệu trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp hoặc các lĩnh vực khác liên quan.

6.1. Trong ngành xây dựng

Ứng dụng quan trọng nhất của thép trong ngành xây dựng đó là được sử dụng để làm bê tông cốt thép. Sử dụng thép trong xây dựng sẽ gia tăng sự chắc chắn, kiên cố cho ngôi nhà của bạn.

Bên cạnh đó, thép còn được sử dụng để xây dựng các hạ tầng cơ sở, công trình giao thông để phục vụ nhu cầu của người dân.

6.2. Trong ngành công nghiệp đóng tàu

Ứng dụng rất lớn của thép chính là sử dụng trong ngành công nghiệp đóng tàu. Nhờ độ bền cao, mài mòn tốt lại dễ dát mỏng, khả năng chịu nhiệt, người ta thường sử dụng thép để đóng tàu thuyền. Đặc biệt phần vỏ tàu là nơi sử dụng nhiều thép nhất để tăng thời gian sử dụng của tàu.